Development of efficient vibration analysis and control method for automobile structures

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一般に，自動車をはじめフレームとパネルからなる大規模構造物全系の振動はフレーム構造を主系，パネル部材を従系とした多自由度系の振動として，主系と従系単体の変形を重ね合わせた形で表現できる．したがって大規模で複雑な機械製品の振動分析では，構造全体の振動を司る主系と局所的な振動を励起する従系の振動，およびそれらの関連性を設計初期段階で正確に把握することが重要である．本研究ではこの観点から，効率的な振動分析と対策を支援する目的で，大規模構造における各構成要素の振動を自動的に抽出し，各要素の連成度合を定量的に評価する手法を提案した．モデルの構造全体の変形は変位が空間的に広く遍在していることから，空間周波数が低い変形であるのに対し，モデルの部材単独の振動は局在性を持つため，空間周波数が高い変形である．この観点から，本研究では三次元有限要素モデルの固有モードを三次元離散信号（ボリュームデータ）に変換することにより，三次元離散ウェーブレット変換を適用した．これによって緻密かつ複雑なモデルにおいて全容や詳細が目視で把握することが困難な場合でも，モデルの構造に依拠せず空間周波数の高低のみで構造全体の変形と局所的な変形を自動的に区別し，分離できることを示した．次に，空間周波数の高低で分離した各成分の振動形状に対して形状相関に基づいた直交変換を繰り返し適用することにより，モデルの構成要素単体の振動モードを分離した．さらに，この直交変換プロセスの履歴を用いて各固有モードに含まれる各構成要素のモードの割合（連成度合）を定量的に示し，各構成要素の振動の関連性を簡便に評価できることを示した．また，本研究で得られた成果を学会誌および学会での発表を行った．